操作系統(tǒng) 段頁式存儲 實驗報告

武漢理工大學《操作系統(tǒng)》課程設計說明書19-一、指定的選題——段頁式存儲管理1課程設計題目分析段式和頁式存儲管理各有優(yōu)缺點，段頁式存儲管理系統(tǒng)，用分段的方法來分配和管理虛擬存儲器，而用分頁的方法來分配和管理主存。既有段式系統(tǒng)便于實現(xiàn)段的共享，段的保護，動態(tài)鏈接和段的動態(tài)增長等一系列優(yōu)點，又能像頁式系統(tǒng)那樣，很好地解決內存的外碎片問題。

段頁式系統(tǒng)的基本原理，是分段和分頁原理的組合。即先將用戶程序分為若干個段，再把每個段劃分成若干頁，并為每個段賦予一個段名。在段頁式系統(tǒng)中，地址結構由段號、段內頁號、頁內地址三部分組成。在段頁式系統(tǒng)中，為了便于實現(xiàn)地址變換，須配置一段表寄存器，存放段表始址和段長TL。（1）進行地址變換時，首先利用段號S，將它與段長TL進行比較，若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段號來求出該段對應的段表項在段表中的位置，得到該段的頁表始址；

（2）利用邏輯地址中的段內頁號P，獲得對應頁的頁表項位置，讀出該頁所在的物理塊號b；

（3）用塊號b和頁內地址構成物理地址。2數(shù)據(jù)結構及模塊說明2.1存儲結構說明在此段頁式存儲管理系統(tǒng)中，我們采用以下數(shù)據(jù)結構來存儲數(shù)據(jù)，存儲結構用結構體和結構體數(shù)組來實現(xiàn)：2.1段表段號s狀態(tài)flag頁表長度plen頁表始址psta//段表typedefstructStack{ intnum;//段號 intflag;//段狀態(tài) intplen;//頁表長度 intpsta;//頁表始址}Stack;其中狀態(tài)為1代表在內存，為0代表不在內存。2.2頁表頁號pnum狀態(tài)位（是否在內存中）塊號block//頁表typedefstructPage{ intnum;//頁號 intflag;//頁狀態(tài)，即是否在內存。 intblock;//該頁對應的塊號}Page;2.3數(shù)據(jù)區(qū)塊號block作業(yè)內容簡單起見，我們沒有把內容初始化到每一個內存地址，只給出每個作業(yè)塊的內容，并且用一串字符代替。typedefstructData{ intnum;//內存的塊數(shù) stringstr;//對應數(shù)據(jù)塊的作業(yè)內容，簡化起見說明內容為一串字符。}Data;2.4快表段號段內頁號塊號//快表typedefstructQuick{ intqs;//快表段號 intqp;//快表頁號 intqb;//快表段號}Quick;2.5段表寄存器段表始址段表長度//段表寄存器typedefstructStare{ intssta;//段表始址 intslen;//段表長度}Stare;3程序流程圖4使用技術及實現(xiàn)功能使用技術：本實驗使用VC++6.0平臺，使用基本的控制臺應用程序，單文檔結構，主要數(shù)據(jù)結構是結構體間的關系。打開VC++6.0建立一個空工程，然后簡歷C++源文件，根據(jù)數(shù)據(jù)結構編寫代碼。實現(xiàn)功能：從鍵盤輸入進程及其各段大小，能實現(xiàn)空間的分配，回收，地址轉換，能顯示段表、頁表及存儲空間狀態(tài)5程序代碼#include<iostream>#include<string>#definenull"0"usingnamespacestd;//數(shù)據(jù)結構//快表typedefstructQuick{ intqs;//快表塊號 intqp;//快表頁號 intqb;//快表段號}Quick;//數(shù)據(jù)區(qū)，簡單起見，只為每一個內儲塊寫入內容，不具體到每一物理地址。typedefstructData{ intnum;//內存的塊數(shù) stringstr;//對應數(shù)據(jù)塊的作業(yè)內容，簡化起見說明內容為一串字符。 boolflag;//是否被分配，1為是，0為否}Data;//頁表typedefstructPage{ intnum;//頁號 boolflag;//頁狀態(tài)，即是否在內存。 intblock;//該頁對應的塊號}Page;//段表typedefstructStack{ intnum;//段號 boolflag;//段狀態(tài) intplen;//頁表長度 intpsta;//頁表始址}Stack;//段表寄存器typedefstructStare{ intssta;//段表始址 intslen;//段表長度}Stare; Stackss[10];////全局變量Starest;///////全局變量Datawork[100];//全局變量 Quickqu;//////全局變量 Pagepage[5][5]; boolmenuflag=0; intbs;//內存大小 intbbs;//內存塊大小 intblocknum;//總塊數(shù) intsums;//總段數(shù)voidmenu();voidstart();voidchange();voiddisplay_stack();voiddisplay_page();voiddisplay_flag();voidrecycle();intmain(){ menu(); return0;}voidmenu(){cout<<"*************請選擇**************"<<endl; cout<<endl; cout<<"**1、初始化表*****"<<endl; cout<<"**2、物理地址轉換*****"<<endl;cout<<"**3、顯示段表*****"<<endl;cout<<"**4、顯示頁表*****"<<endl;cout<<"**5、顯示存儲空間狀態(tài)*****"<<endl;cout<<"**6、回收*****"<<endl; cout<<"**7、退出*****"<<endl; intmenu1; cin>>menu1; if(menu1!=1&&menu1!=2&&menu1!=3&&menu1!=4&&menu1!=5&&menu1!

=6&&menu1!=7) { cout<<"請輸入正確的選項"<<endl; menu(); } switch(menu1) { case1: { menuflag=1; start(); break;} case2: { if(menuflag==0) { cout<<"請初始化表"<<endl; menu(); } change(); break; } case3: {if(menuflag==0) { cout<<"請初始化表"<<endl; menu(); } display_stack(); break; }case4: {if(menuflag==0) { cout<<"請初始化表"<<endl; menu(); } display_page(); break; }case5: {if(menuflag==0) { cout<<"請初始化表"<<endl; menu(); } display_flag(); break; } case6: {if(menuflag==0) { cout<<"請初始化表"<<endl; menu(); } recycle(); break; } case7:break; }//switch }voidstart(){cout<<"請輸入內存大小(K)"<<endl; cin>>bs; cout<<"請輸入內存塊的大小(k)"<<endl;cin>>bbs; blocknum=bs/bbs; cout<<"內存一共被分為"<<blocknum<<"塊，每

塊"<<bbs<<"k"<<"一共"<<bs<<"k"<<endl; cout<<"請輸入進程個數(shù)"<<endl; intpn;cin>>pn; //下面求所有進程的總段數(shù)和段表,并為每段創(chuàng)建頁表 for(intpn1=0;pn1<pn;pn1++) { cout<<"請輸入第"<<pn1<<"個進程的段數(shù)"<<endl; intppn; cin>>ppn; sums+=ppn; } for(intss1=0;ss1<sums;ss1++) { cout<<"請輸入第"<<ss1<<"個段的：段號，狀態(tài)，頁表

長度，頁表始址"<<endl; cin>>ss[ss1].num>>ss[ss1].flag>>ss

[ss1].plen>>ss[ss1].psta; cout<<"請初始化第"<<ss1<<"段的頁表項，輸入兩個數(shù)

據(jù)頁表狀態(tài)和對應塊號"<<endl; for(intsss1=0;sss1<ss[ss1].plen;sss1++) { page[ss1][sss1].num=sss1; cout<<"請輸入該段第"<<sss1<<"個頁的頁狀

態(tài)和對應塊號"<<endl; cin>>page[ss1][sss1].flag>>page[ss1]

[sss1].block; } } //初始化段表寄存器 cout<<"初始化段表寄存器的段表始址"<<endl; cin>>st.ssta; st.slen=sums; //初始化內存中物理地址每一塊的數(shù)據(jù)區(qū) cout<<"簡單起見，我們對物理地址的需要的塊用字符串進

行簡單的初始化，沒有具體到每一物理地址"<<endl; for(intbn=0;bn<blocknum;bn++) { intbn1;cout<<"請輸入內存塊號及內存塊里的作業(yè)內容,輸入#時，輸入結

束"<<endl;cin>>bn1; work[bn1].num=bn1; cin>>work[bn1].str;work[bn1].flag=1; if(work[bn1].str=="#") break; } //初始化快表 cout<<"簡單起見，我們初始化快表只有一個"<<endl; cout<<"請輸入要作為快表的段號和頁號"<<endl; cin>>qu.qb>>qu.qp; while(ss[qu.qb].flag!=1||page[qu.qb]

[qu.qp].flag!=1) { cout<<"該頁不在內存請輸入一頁在內存中的

作為快表,請輸入要作為快表的段號和頁號"<<endl; cin>>qu.qb>>qu.qp; } qu.qs=page[qu.qb][qu.qp].block; menu();}voiddisplay_stack(){cout<<"**段號狀態(tài)頁表長度頁表始址*****"<<endl; for(intsn=0;sn<sums;sn++) {cout<<"**"<<ss[sn].num<<""<<ss[sn].flag<<"

"<<ss[sn].plen<<""<<ss[sn].psta<<"*****"<<endl;}menu();}voiddisplay_page(){ cout<<"**頁號狀態(tài)存儲塊號*****"<<endl; for(intsp1=0;sp1<sums;sp1++) {cout<<"******第"<<sp1<<"段的頁表"<<"***************"<<endl; for(intsp2=0;sp2<ss[sp1].plen;sp2++) cout<<"**"<<page[sp1][sp2].num<<""<<page[sp1]

[sp2].flag<<""<<page[sp1][sp2].block<<"*****"<<endl; }menu();}voiddisplay_flag(){ cout<<"**塊號狀態(tài)*****"<<endl; for(intsf=0;sf<blocknum;sf++) { cout<<"**"<<sf<<""<<work[sf].flag<<"

*****"<<endl; } menu();}voidrecycle(){ for(intsf=0;sf<blocknum;sf++) { work[sf].flag=0;work[sf].str=null; } menu();}voidchange(){cout<<"請輸入要轉化的邏輯地址，段號s，段內頁號p，頁內偏移地

址d(B)"<<endl; intsnum,pnum,dnum; cin>>snum>>pnum>>dnum; //首先查快表 if(snum==qu.qb&&pnum==qu.qp) { cout<<"快表命中"<<"對應塊號

是"<<qu.qs<<endl; cout<<"該塊中作業(yè)數(shù)據(jù)是"<<work[page

[qu.qb][qu.qp].block].str<<endl; cout<<"物理地址

是"<<qu.qs*bbs*1024+dnum<<endl;; menu(); } //訪問段表寄存器 else { cout<<"快表沒有命中,訪問段表寄存器，段

號等于段表始址加上偏移地址"<<endl; //intssnum;//ssnum=st.ssta+snum; if(snum>st.slen-1) { cout<<"越界中斷"<<endl; menu(); } //訪問段表 else { if(snum>=0&&snum<=st.slen-1) { //是否缺段 cout<<"段表有

效"<<endl; if(ss[snum].flag==0) { cout<<"缺段中

斷"<<endl; menu(); } else { //查詢頁表，根據(jù)段號查

出頁表始址，加上段內偏移頁數(shù)，即得到頁表項。 //缺頁中斷測試 if(pnum>ss

[snum].plen-1) {

cout<<"缺頁中斷"<<endl; menu

(); } else { if

(pnum>=0&&pnum<=ss[snum].plen-1) {

if(page[snum][pnum].flag==0)

{

cout<<"缺頁中斷"<<endl;

menu();

}

else

{

cout<<"找到該頁"<<"查詢頁表后對應塊號"<<page[snum][pnum